Sammanfattning:För att minska slitaget av stötar krossblåsstänger och förlänga dess livslängd, enligt Rabnowicz ekvation, optimerades materialinnehållet i slagkrossens blåsstång genom att ta belastningen på slagkrossens blåsstång som utvärderingskriterium för dess slitage. Den fysiska mätningen av LT1213 slagkross och kopparmalm utförs. UG-modellen av LT1213 slagkross är etablerad och importerad till EDEM-programvaran. Partikelmodellen av kopparmalm analyseras. Den kvadratiska regressionens ortogonala roterande kombinationstestdesignen har antagits. Slagplattans belastning testas av mjukvaran för diskreta element EDEM. Regressionsekvationen för varje testfaktor erhålls av SPSS-mjukvara, och den tredimensionella konturkartan ritas av matlab, och påverkansregeln för varje parameter på prestandaindexet bestäms. Den optimala kombinationen av parametrar erhålls genom att optimera testfaktorerna. När TiC-halten är 3.58 %, TaC-halten är 2.77 % och Ni-halten är 0 %, är belastningen på slagkrossens slagstänger 33 kN. Inverkanstrenden av TaC- och TiC-innehåll på slitaget av blåsstängerna i LT24 slagkross erhölls genom experiment, och simuleringsslutsatsen verifierades. Resultaten ger en teoretisk grund för att optimera slagkrossens blåsstänger, minska dess slitage och förlänga dess livslängd.
Blåsstången är en av de viktigaste arbetsdelarna i slagkrossen, och dess arbetsförhållanden är hårda och komplexa, och den är benägen för slitage, deformation och andra felformer. Antagandet av motsvarande metoder för att minska slitaget på slagplattan och förbättra slitstyrkan är av stor betydelse för att förlänga dess livslängd och minska produktionskostnaderna. EDEM är en sorts applikationsprogramvara för diskret elementmetod, som är mycket lämplig för att studera rörelsebeteende och mekaniskt beteende mellan diskontinuerliga partikelpopulationer, och har många potentiella tillämpningar och forskning i olika tekniska miljöer.
I denna artikel studeras processen att krossa kopparmalm med LT1213 slagkross med diskret elementmetod. På grundval av detta analyseras slitagemängden för slagkrossens slagstång, och det kvadratiska ortogonala rotationskombinationstestet utförs av diskret elementprogramvara EDEM, i syfte att erhålla den optimala sammansättningskombinationen av slagkrossens slagstång med vissa beräkningsmetoder.
Etablering av modell
Diskret elementteorimodell
I den diskreta elementmetoden som föreslås i denna studie är interaktionen mellan partiklar huvudsakligen radiell kraft och normalkraft, och normalkraften kan uttryckas som:
![\[ F_{\mathrm{n}}=\frac{4}{3} E^{*}\left(R^{*}\right)^{1/2} \alpha^{3/2} \ ]](https://www.qimingcasting.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-b7a37fa6b90b720463c178a58e9ced5b_l3.png "Tillhandahålls av QuickLaTeX.com")
I ovanstående formel, 
är medelvärdet av radien för alla partiklar, 
är kontaktområdet för partiklar och 
är medelvärdet av elasticitetsmodulen för alla partiklar, uttryckt som:
![\[ \frac{1}{E^{*}}=\frac{1-\nu_{1}^{2}}{E_{1}}+\frac{1-\nu_{2}^{2}}{E_{2}} \]](https://www.qimingcasting.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-f72d91538679b7de9a74883661c57359_l3.png "Tillhandahålls av QuickLaTeX.com")
I formuläret ovan,
form är elasticitetsmodulen för en partikel, och 
form är Poissons förhållande av en partikel. De 
och 
i samma uttryck.
Radiell kraft kan uttryckas som:
![\[ F_{\mathrm{t}}=-8 G^{*} \sqrt{R^{*} \alpha} \eta \]](https://www.qimingcasting.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-8d3f1d1fb0a2b614b7539220d4680622_l3.png "Tillhandahålls av QuickLaTeX.com")
I formeln ovan är η området för överlappning mellan interagerande partiklar och 
är modulen omvandlad från partiklar.
Därför kan det analyseras att i studiet av den diskreta elementmetoden är krafterna på partiklarna och föremålen som kommer i kontakt med partiklarna nära relaterade till deras elasticitetsmodul, Poissons förhållande, skjuvmodul etc., och värdena för dessa parametrar är oupplösligt kopplade till typen av material.
Etableringen av partikelmodell och geometrisk modell
Rabnowicz ekvation:
![\[ \frac{V}{S}=K_{\mathrm{abr}} \frac{W}{H} \]](https://www.qimingcasting.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-d7811118dac97fdf1acfd42fd421b542_l3.png "Tillhandahålls av QuickLaTeX.com")
är slitagekoefficienten, 
är mängden slipmedel (mm),
är slitageavståndet (mm); 
är lasten(kN); 
är materialets hårdhet (MPa).
Därför, i processen för driften av slagkrossen, i allmänhet i fallet med 
och , slitaget på de fungerande delarna av slagkrossen (såsom: krossar, slagplatta) är relaterat till den belastning som den tar emot.
De interna materialen i slagplattan i slagkrossen LT1213 analyserades med energispektrumanalysator (FIG. 1), och i kombination med relevant litteratur fann man att de huvudsakliga materialkomponenterna som hade en större inverkan på slitaget på blåsstängerna var TiC, TaC, Ni, etc. TaC, TiC och NI valdes ut för att genomföra simuleringstester. Kvadratisk regression ortogonal rotationskombinationsdesign användes i experimentet.
I studien av den diskreta elementmetoden inom gruvteknik, oavsett vilken typ av malm som krossas, har malmens yttre geometriska egenskaper en viktig inverkan på beräkningsresultaten för den diskreta elementmetoden. Därför analyseras i denna studie den geometriska storleken av kopparmalm (FIG. 2), dess geometriska egenskaper mäts med laserskanner, och omfattningen och lagen för dess storleksfördelning analyseras. Enligt analysresultaten etableras motsvarande diskreta elementmodell av kopparmalm i EDEM för efterföljande simuleringsforskning.
I simuleringsberäkningen av diskreta element är det inte nödvändigt att upprätta en komplett extern modell, utan endast de delar som är i kontakt med partiklar behöver modelleras. Därför är UG-modellen av krossen relativt förenklad i EDEM (Figur 3).
Design och optimering av hjälpparametrar baserade på EDEM
EDEM programvara simulering
Vilovinkeln mäts enligt kollapsexperimentet (FIG. 4) och i kombination med litteraturen visas de fysiska egenskaperna mellan kopparmalm och slagkross i Tabell 1.
| Tabell.1 Simuleringsparametrar | ||||||
| material | densitet (kg·m³) | Poissons förhållande | Skjuvmodul /Pa | Restitutionskoefficient | Statisk friktionskoefficient | Kinetisk friktionskoefficient |
| Kopparmalm | 2520 | 0.245 | 2.5×10⁸ | 0.4 | 0.45 | 0.02 |
| Stål | 7800 | 0.3 | 7×10¹⁰ | 0.5 | 0.85 | 0.06 |
| TiC | 4930 | 0.3 | 7.9×10⁹ | 0.6 | 0.8 | 0.07 |
| TaC | 5650 | 0.33 | 8.3×10¹⁰ | 0.6 | 0.8 | 0.07 |
| Ni | 8902 | 0.27 | 2.2×10¹¹ | 0.65 | 0.9 | 0.09 |
På grund av den icke-vidhäftande effekten av kopparmalms yta och ovanstående forskning om diskreta elementmodell, är det känt att Hertz-MindLin (ingen slip) inbyggd väljs som simuleringskontaktmodell.
Simuleringstestfaktorer och index
Baserat på analysen av Rabnowicz-ekvationen ovan tas lasten (Z) på anslagsplattan som utvärderingsindex. Enligt den ovan nämnda teoretiska analysen och de faktiska driftskraven för LT1213 slagkross är variationsintervallet för testfaktorer rimligt kontrollerat, varje test upprepas 7 gånger och medelvärdet tas som testresultat, faktornivåkoden visas i tabell 2, och testplanen och resultaten visas i tabell 3.
| kodning | Tabell 2. Faktor horisontell kodning | ||
| TiC-innehåll/% | Tac innehåll/% | Ni-innehåll/% | |
| X^ | X2 | X3 | |
| 1.682 | 4.4 | 3.2 | 1.05 |
| 1 | 3.93 | 2.92 | 0.90 |
| 0 | 3.25 | 2.5 | 0.68 |
| -1 | 2.57 | 2.08 | 0.46 |
| -1.682 | 2.1 | 1.8 | 0.31 |
| Tabell 3 Testschema och resultat | ||||
| Serier | TiC-innehåll/% | TaC-innehåll/% | Ni-innehåll/% | Slitdelar belastning/% |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 25.79 |
| 2 | 1 | 1 | -1 | 24.8 |
| 3 | 1 | -1 | 1 | 24.66 |
| 4 | 1 | -1 | -1 | 26.11 |
| 5 | -1 | 1 | 1 | 29.03 |
| 6 | -1 | 1 | -1 | 27.22 |
| 7 | -1 | -1 | 1 | 31.60 |
| 8 | -1 | -1 | -1 | 31.80 |
| 9 | 1.682 | 0 | 0 | 26.01 |
| 10 | -1.682 | 0 | 0 | 30.84 |
| 11 | 0 | 1.682 | 0 | 26.17 |
| 12 | 0 | -1.682 | 0 | 32.71 |
| 13 | 0 | 0 | 1.682 | 25.02 |
| 14 | 0 | 0 | -1.682 | 24.99 |
| 15 | 0 | 0 | 0 | 25.28 |
| 16 | 0 | 0 | 0 | 25.13 |
| 17 | 0 | 0 | 0 | 24.67 |
| 18 | 0 | 0 | 0 | 26.39 |
| 19 | 0 | 0 | 0 | 25.32 |
| 20 | 0 | 0 | 0 | 26.08 |
| 21 | 0 | 0 | 0 | 24.79 |
| 22 | 0 | 0 | 0 | 24.71 |
| 23 | 0 | 0 | 0 | 25.80 |
Testresultat och analys
Last av slitdelar
Spss dataanalysmjukvara användes för att utföra regressionsanalys på belastningstestresultaten för motattacksplattan i tabell 3, och regressionsekvationens testdata visades i tabell 4.
| Tabell 4 Testtabell för regressionsekvationen för belastning av slitdelar | ||||
| Källa | Summan av rutorna | Frihetsgrad | Genomsnittlig kvadrat | F-värde |
| regression | 16575.89 | 10 | 1657.59 | 2334.63 |
| Återstående fel | 9.233 | 13 | 0.71 | |
| Innan rättelse | 16585.13 | 23 | ||
| Efter rättelse | 143.77 | 22 | ||
Se tabell F. 10,13(4.10)=2334.63, F=10,13>Fo. ₁(XNUMX),Därför är regressionsekvationen mycket signifikant, och den kvadratiska regressionsekvationsmodellen är som följer:
![\[ \begin{array}{l}A=142.296-23.028 X_{1}-56.088 X_{2}- \\3.209 X_{3}+2.184 X_{1}{ }^{2}+7.969 X_{2 }{ }^{2}-3.902 X_{3}{ }^{2}+ \\2.854 X_{1} X_{2}-1.585 X_{1} X_{3}+5.624 X_{2} X_{3}\end{array} \]](https://www.qimingcasting.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-56eecf5ff305cb538bfcb98567963a47_l3.png "Tillhandahålls av QuickLaTeX.com")
Använd Matlab för att rita 3D-konturkarta, som visas i figur 5.
Analysen i FIG. 5 visar att när TiC-halten är på nollnivå, med ökningen av TaC-halten, visar anslagsplattans belastning en trend av att först minska och sedan öka. När TaC-halten är på nollnivå, med ökningen av TiC-halten, visar anslagsplattans belastning en långsam nedgångstrend. När TiC-halten är på nollnivå har förändringen av Ni liten effekt på slagplattans belastning. När Ni-halten är på nollnivån, med ökningen av TiC-halten, visar anslagsplattans belastning en kraftig minskning och sedan en liten ökning. När TaC-halten är på nollnivå, minskar anslagsplattans belastning något med ökningen av Ni-halten, men har liten effekt på den. När Ni-halten är på nollnivå, med ökningen av TiC, visar slagplattans belastning en kraftig minskning och sedan en långsam stigande trend. Dessutom kan man se från regressionsekvationen och den tredimensionella konturkartan att tre faktorer har betydande effekter på anslagsplattans belastning inom testområdet: TaC-halt, TiC-halt och Ni-halt.
Optimering av slagkrossblåsstänger
Enligt den matematiska optimeringsmodellen och regressionsekvationen för varje prestandautvärderingsindex för slagkrossen, används den ickelinjära optimeringsfunktionen fmincon i Matlab, och optimeringsprocessen utförs under villkoret Fₘᵢₙ=Z, det vill säga det lägsta ladda. Den föreslagna begränsningsfunktionen är följande:
![\[ \begin{array}{l}F_{\min }=Z \\\text { st }\left\{\begin{array}{l}2.1 \% \leqslant X_{1} \leqslant 4.4 \% \\1.8 \% \leqslant X_{2} \leqslant 3.2 \% \\0.31 \% \leqslant X_{3} \leqslant 1.05 \%\end{array}\right.\end{array} \]](https://www.qimingcasting.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-1a240422a5ec7745f930149cd1ce98c4_l3.png "Tillhandahålls av QuickLaTeX.com")
De optimala behandlingsresultaten är följande: TiC-halten är 3.58 %, TaC-halten är 2.77 %, Ni-halten är 0.33 %. Under detta tillstånd visar simuleringstestet att slagkrossens slitdelarbelastning är 24.76 kN.
Testverifiering
För att kunna utföra testet på ett rimligt sätt, och på grund av kraven på noggrannheten hos materialberedningsinstrumentet, när Ni-halten är 0.3 %, användes UMT-3 slitagemätinstrument för att testa och analysera slitaget av krossslaget. staplar med olika TaC-halt (1.8 %, 2 %, 2.5 %, 3 %, 3.2 %) och olika TiC-halt (2.1 %, 2.6 %, 3.2 %, 3.8 %, 4.3 %), och testet upprepades 10 gånger i varje fall. Slitagemängden för krossens blåsstång som erhållits genom testet visas i figur 6.
Från fig. 6, när TiC-halten är densamma, med ökningen av TaC-halten, minskar slitaget på slagkrossens blåsstänger gradvis, och när TaC-halten når 2.5 %, når slitaget på slagkrossens blåsstänger lägst, och sedan med ökningen av TaC-innehållet, ökar slitaget på slagkrossens blåsstänger gradvis. När TaC-halten är densamma är TiC-halten annorlunda, förutom i TaC-halten på 1.8 %, TiC-halten på 3.8 % slitage är högre än TiC-halten på 2.6 % slitage, resten av testresultaten återspeglar att slitaget på slagplattan från liten till stor motsvarande TaC-halten är: 3.2%, 3.8%, 2.6%, 4.3%, 2.1%, respektive. Trenden för effekten av TaC- och TiC-innehåll på slagplattans slitage på slagkrossen är densamma som för simuleringsresultaten.
Slutsats
- Genom att använda EDEM som virtuellt krossningstest av ortogonal kopparmalm, etableras regressionsekvationen baserad på kraften från motplattan genom kvadratisk regressions ortogonal roterande kombinationstest. Genom att använda Matlab för att rita konturkartan för undersökningsindexet erhölls testfaktorernas påverkanstrenden på blåsstångens kraft, och de huvudsakliga och sekundära faktorerna som påverkade blåsstångens kraft bestämdes som TaC-innehåll, TiC-innehåll och Ni-innehåll.
- Den optimala parameterkombinationen för att minska slitagekomponenten på slagplattan på LT1213 slagkross bestäms. När TiC-halten är 3.58%, TaC-halten är 2.77%, Ni-halten är 0.33%, blåsstångens slitage är minst och belastningen på slagkrossens blåsstång är 24.76 kN.
- Inverkanstrenden av TaC- och TiC-innehåll på blåsstångens slitage hos slagkrossen erhålls genom experiment, som visar korrektheten av att analysera slagplattan med diskret elementmetod.
